基于数据挖掘的三维点阵结构填充薄壁管耐撞性设计
分布式、并行与集群计算
2021-10-05 v1 数值分析
数值分析
摘要
点阵结构与薄壁管是工程实践中广泛研究和应用的两类吸能装置。本研究提出了一种新型点阵结构填充薄壁管（LFT）。在该新型 LFT 中，将 BCC-Z 点阵结构填充于方形薄壁管内。随后利用数据挖掘，对该新型 LFT 进行了含五个设计变量的三维几何设计。使用拉丁超立方采样算法生成了 150 个设计案例。随后建立数值模型模拟其压溃行为，并将仿真数据集用于数据挖掘。结果表明：（1）将 BCC-Z 点阵结构填充入薄壁管可显著提升结构的吸能（EA）能力。（2）数据挖掘过程中生成的决策树表明，点阵结构的杆径 d 是对 EA 影响最显著的关键设计变量，其次为 m 和 n。（3）从决策树中获得了构建具有高 EA 效率（SEA>=16 kJ/kg 且 CFE>=45%）、高总 EA（SEA>=16 kJ/kg 且 EA>=6 kJ）以及轻量化（SEA>=16 kJ/kg 且 Mass<=0.45 kg）的 LFT 的设计规则。对应这三个目标的 LFT 理想构型为：高 EA 效率时为 d>2 mm、n>2 且 m>3；高总 EA 时为 d>2 mm、n>2 且 m>3；轻量化时为 d>2 mm、n>2、m<=4 且 t<=1.7 mm。
引用
@article{arxiv.2110.01444,
title = {Crashworthiness design of 3D lattice-structure filled thin-walled tubes based on data mining},
author = {Jiyuan Lv and Zhonghao Bai and Xianping Du and Feng Zhu and Clifford C. Chou and Binhui Jiang and Shiwei Xu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.01444},
year = {2021}
}